News
Низкокачественный графен из старых шин укрепит бетонные конструкции
Apr 08, 2021 | 11:00 / Interesting information
Read 966 time (-s)

Химики разработали технологию получения графена из выброшенных автомобильных покрышек: десятой доли процента такого материала достаточно, чтобы бетон стал прочнее почти на треть.

Каждый год в мире выбрасывают почти миллиард старых автомобильных покрышек. Этот мусор представляет собой серьезную глобальную проблему, и ученые ищут новые пути для переработки и повторного использования материалов шин — в принципе из них можно получать даже компоненты литий-ионных аккумуляторов. А недавно химики из Университета Райса научились производить из старых покрышек графен — низкокачественный, но подходящий для добавления в цементный раствор и получения из него бетона повышенной прочности.

Авторы отмечают, что и сам бетон — заметный источник парниковых газов в атмосфере. Поэтому если использование более прочных сортов позволяет увеличить время эксплуатации построенных сооружений, это тоже послужит на пользу окружающей среде, вдобавок сэкономив ресурсы.

Статья с описанием нового метода использования старых шин в бетоне опубликована в журнале Carbon.

Новинка опирается на «флэш»-технологию, которую Джеймс Тур (James Tour) и его коллеги представили около года назад. Она позволяет сжигать органические отходы в мощных и коротких (от 0,3 до одной секунды) электрических разрядах, превращая их в чистый углерод. Атомы углерода образуют графен с турбостратной — сильно разупорядоченной, с большим количеством дефектов — структурой. 

В отличие от «качественного» графена, он лучше растворяется, что облегчает некоторые варианты применения.

shiny1.pngТурбостратный “флэш”-графен (turbostratic flash graphene, tFG) под электронным микроскопом / ©James Tour, Rice University

Теперь Джеймс Тур с соавторами адаптировали процесс к переработке старых шин. Сегодня углеродные остатки, образующиеся после извлечения их них всех ценных веществ, практически бесполезны. Однако теперь их можно обрабатывать электрическими разрядами, превращая до 70 процентов исходного материала в турбостратный графен для добавления в цементный раствор. При использовании такого углерода в смеси с измельченными шинами эта цифра составляет около 47 процентов.

Далее ученые проверили влияние «турбостратного “флэш”-графена» (tFG) на бетон, добавляя его в портландцемент в количестве от 0,1 до 0,5 весовых процента. После застывания в течение всего лишь семи дней материал продемонстрировал на 30 процентов большую прочность на сжатие. По оценкам авторов, стоимость процесса при промышленном применении составит порядка 100 долларов за тонну исходного материала.

JOURNALS
Useful links